पारंपरिक लिथियम आयन बैटरी सामग्री मुख्य रूप से लिथियम युक्त संक्रमण ऑक्साइड है, मुख्य रूप से रेडॉक्स प्रक्रिया में संक्रमण धातु तत्वों पर निर्भर करता है जो कि इलेक्ट्रानों की संख्या को पारंपरिक लीकोओ 2उदाहरण के लिए, 1 9 8 इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रानों, लीकोओ को स्थानांतरित करने में सक्षम होने पर सामग्रियों को पूरी तरह से डेलीथियेट किया जाता है 2समीकरण सी के अनुसार आणविक भार 97.8 जी / एमओएल है 0= 26.8 एनएम / एम, लीकोओ की गणना की जा सकती है 2सामग्री की सैद्धांतिक क्षमता 273.8mAh / जी, कि कैसे अधिक इलेक्ट्रॉनों प्रदान करने के लिए। के बाद से इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण धातुओं प्रदान कर सकते हैं सीमित है है, तो एक तत्व के एक हिस्से को प्रदान करने में सक्षम है खेलने के लिए कैथोड सामग्री की क्षमता को सीमित करने में एक महत्वपूर्ण कारक है है हे इलेक्ट्रॉनिक? दरअसल, चार्ज तत्व हे दौरान एक लिथियम युक्त सामग्री में, इलेक्ट्रॉनों आसानी से ऑक्सीकरण खो देते हैं, लेकिन इसके परिणाम स्वरूप क्षमता जिसका मुख्य कारण हे परमाणु ऑक्सीकरण अक्सर अपरिवर्तनीय है, अक्सर संक्रमण खत्म हे है 2यह खो दिया है, अपरिवर्तनीय लिथियम अमीर सामग्री चरण संक्रमण के कारण।
उपरोक्त विवरण से देखना कठिन नहीं है कि लिथियम युक्त सामग्री की प्रतिक्रिया में ओ तत्व को भाग लेने से अतिरिक्त 1-2 इलेक्ट्रान प्रदान किया जा सकता है, जिससे लिथियम युक्त सामग्री की क्षमता को दोगुना भी तीन गुना हो सकता है.हालांकि, स्थिरता समस्याओं से बचें 2-ओ में बदलें 2, हाल ही में क्षमता के नुकसान में परिणाम, संयुक्त राज्य अमेरिका Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला चुन Zhan पारित ली 5FeO 4सामग्री अध्ययन के प्रतिक्रिया तंत्र में पाया गया कि 3.8 वी पर सामग्री का चार्ज वोल्टेज नियंत्रण, आप ओ प्राप्त कर सकते हैं 2-प्रतिवर्ती ऑक्सीकरण, लेकिन ओ जारी नहीं करेगा 2, और ली को और सुधारने के लिए 5FeO 4सामग्री की स्थिरता ने सिफारिशें कीं।
सामान्य में, ली 5FeO 4हालांकि सामग्री की सैद्धांतिक क्षमता 700 mAh / g के बराबर है, हालांकि इसकी खराब पुनर्संरचना के कारण कैथोड सामग्री के रूप में उपयोग करना कठिन है, लेकिन कुछ लोग ली के पूर्ण उपयोग भी करते हैं 5FeO 4सामग्री की प्रतिवर्ती क्षमता कम है, जिसका उपयोग कैथोड लिथियम पूरक सामग्री के रूप में किया जाता है, जो लिथियम आयन बैटरी की पहली दक्षता में उल्लेखनीय रूप से सुधार करता है।
ली 5FeO 4कैथोड सामग्री के रूप में सामग्री को कम प्रतिवर्ती क्षमता की समस्या को हल करना चाहिए, जिसकी आवश्यकता है चार्जिंग प्रक्रिया में चरण संक्रमण तंत्र की समझ। ऊपर एक ली है 5FeO 4सामग्री की क्रिस्टल संरचना, चित्रा बी, सामग्री का पहला प्रभार और निर्वहन वक्र है, हम यह देख सकते हैं कि पहली प्रभार के दौरान 3.5V और 4.0V पर दो वोल्टेज प्लेटफार्म के पास दिखाई देगा, और इन दो प्लेटफार्मों के निर्वहन प्रक्रिया में गायब हो गया, और दो बहुत ही संकीर्ण वोल्टेज प्लेटफार्मों को 2.2V और 1.5V के पास दिखाई दिया, जो चार्जिंग और निर्वहन के दौरान सामग्री का अपरिवर्तनीय चरण संक्रमण का संकेत देता है। एक्सआरडी विश्लेषण ने ली 5FeO 4सामग्री चरण परिवर्तन की प्रक्रिया, लगभग 3.5V ली 5FeO 4सामग्री से 2 ली लें +के बाद, ली 5FeO 4एक विरोधी फ्लोराइट संरचना से क्रिस्टल संरचना संक्रमण, अव्यवस्थित रॉक नमक संरचना है 4.0V के आसपास के क्षेत्र के लिए, ली बंद चार्ज करने के लिए जारी रखने के लिए +संख्या तक पहुँच 2-2.5, अव्यवस्थित रॉक नमक संरचना, जब चार्ज जारी है में निरंतर वृद्धि के साथ, ली + हटाने की संख्या, वृद्धि जारी एक सेंधा नमक संरचना विकार गायब हो जाते हैं और अंततः अनाकार, एक चिकनी वक्र में XRD विवर्तन वक्र बन शुरू किया , सभी विशेषता चोटियों भी गायब हो गए
उच्च संकल्प TEM चित्र, दिखाने जब शुल्क नहीं ली 5FeO 4सामग्री व्यास कणिकाओं के 1um के बारे में अच्छी स्फटिकता है, लेकिन पिछले शुल्क की समाप्ति के बाद, बड़े कणों के बारे में 10nm के कणों की एक छोटी व्यास को बदल रहे हैं।
प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम में फे की वैलेंस XANES द्वारा विश्लेषण किया गया था, 3.5V करने के लिए चार्ज, ली के समय में पाया जा सकता है 5FeO 4सामग्री दो ली बाहर निकलती है +, फे 3+फ़े (3 + x) + (एक्स के बारे में 0.5 है), जो ली को दर्शाता है 5FeO 4प्रतिक्रिया में भाग लेने के लिए सामग्रियों में अन्य तत्व मौजूद हैं, अन्यथा इस समय Fe का दायरा बढ़ाया जाना चाहिए 2. आगे की चार्जिंग प्रक्रिया में, Fe तत्व की शिलाशिप नहीं बढ़ती, लेकिन इसके बजाय घट जाती है, जो यह भी दिखाती है कि अन्य एलिमेंटल ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया हुई (जबकि ली में 5FeO 4Fe तत्व को छोड़कर सामग्री केवल ओ तत्व ऑक्सीडित किया जा सकता है।) चार्जिंग के दौरान उत्पन्न गैस का विश्लेषण यह भी दिखाता है कि ओ घटक तत्व प्रतिक्रिया प्रक्रिया में शामिल हैं, लगभग 3.5V, दबाव में मामूली वृद्धि, 4.0V के लिए चार्ज डीईएमएस आंकड़े बताते हैं कि 3.5 ई प्लेटफॉर्म पर प्रति इलेक्ट्रॉन को 0.1E1 जारी किया जाता है, लेकिन 4.0V पर प्रत्येक इलेक्ट्रॉन 0.3 ओ 2रिलीज।
विश्लेषण के बाद, चुन ज़्हान ली को सोचता है 5FeO 4चार ली + से बाहर निकलने वाली सामग्री की प्रतिक्रिया निम्न सूत्र में दिखाई देती है
ली जब ली गई गणना 5FeO 4सामग्री 3.5V के लिए चार्ज, भाग ओ 2-ओ में ऑक्सीकरण किया जाएगा -, एक ओ- और छह ली +ली 6-ओ अंतरिक्ष संरचना का निर्माण, ओ के इस हिस्से के आगे का प्रभार ओ में ऑक्सीकरण किया जाएगा 0, जो पूरी प्रतिक्रिया प्रक्रिया के अपरिवर्तनीय परिवर्तन की ओर जाता है 5FeO 4सामग्री की प्रतिवर्तीता, यह चार्ज वोल्टेज को सीमित करना होगा। निम्नलिखित आंकड़ा प्रभार है और निर्वहन वोल्टेज बैटरी चार्ज और निर्वहन वक्र (ली के बीच 1-3.8V चक्र तक सीमित है। 5FeO 4सामग्री केवल दो ली +), आप इस समय लगभग कोई गैस नहीं देख सकते हैं, लेकिन जब चार्ज वोल्टेज को बढ़ाया गया 4.0 V में चार्ज वोल्टेज 3.8 वी तक सीमित है, तो अपेक्षाकृत स्थिर साइकिल प्रदर्शन, लेकिन 4.7V के लिए शुल्क बैटरी चक्र प्रदर्शन को गंभीरता से प्रभावित करेगा।
ली 5FeO 4चार्जिंग के दौरान सामग्री चरण परिवर्तन नीचे दिखाए गए अनुसार, जब चार्जिंग वोल्टेज 3.8 वी पर नियंत्रित किया जाता है, चार्जिंग प्रक्रिया का भाग 3+और ओ 2-फे में उल्लेखित ऑक्सीकरण 4+और ओ -आगे बढ़ते समय, हे -इसे ओ में ऑक्सीकरण किया जाएगा 0, ओ में परिणाम 2, क्षमता का एक अपरिवर्तनीय नुकसान में परिणाम
चुन ज़न द्वारा अनुसंधान कार्य चलो ली के बारे में बात करते हैं 5FeO 4सामग्री का काम सिद्धांत एक गहरी समझ है, तो हम ली के विभिन्न उपयोगों के अनुसार समायोजित करें 5FeO 4सामग्री का उपयोग, उदाहरण के लिए, लिथियम अनुपूरक सामग्री के रूप में, चार्जिंग वोल्टेज को बढ़ाकर 4.0V या अधिक हो सकता है, ताकि ली +पूरी तरह से आगे बढ़ें और ली बनाएं 5FeO 4सामग्री इसकी गतिविधि खो देता है और अब बाद में प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है 5FeO 4जब सामग्री को सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में प्रयोग किया जाता है, तो ओएचओ को रोकने के लिए, चार्जिंग वोल्टेज को 3.8V पर नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है, जिससे ओ ओ को कम किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अपरिवर्तनीय क्षमता में कमी हो सकती है। 5FeO 4सामग्रियां दिशा को इंगित करती है - सामग्री की क्षमता और चक्र प्रदर्शन को और बढ़ाने के लिए ली 6-ओ संरचना को स्थिर कैसे करें
